[发明专利]一种高温高压下镍掺杂和高含水钴铬铁矿单晶的制备方法

说明书

本发明公开了一种高温高压下镍掺杂和高含水钴铬铁矿单晶的制备方法，所述方法包括：以固态的碱式碳酸钴粉末、固态的乙酸铬(III)氢氧化物结晶粉末、固态的硬脂酸镍、固态的草酸粉末、固态的氢氧化铬粉末、固态的氢氧化镍粉末和液态的稀硝酸作为起始原料制备出圆柱体钴铬铁矿样品；以重量比4:1的氢氧化铬粉末和氢氧化镍粉末制备水源片；将两片水源片分别放置在圆柱体钴铬铁矿样品两端后一起放入双囊结构样品仓；然后进行高温高压反应后得到钴铬铁矿单晶；解决了目前的高温高压条件下镍掺杂的和高含水的钴铬铁矿大颗粒单晶的制备技术空白，获得大颗粒的镍掺杂的和高含水的钴铬铁矿单晶的实验样品。

技术领域

本发明属于矿物单晶样品合成的技术领域，尤其涉及一种高温高压下镍掺杂和高含水钴铬铁矿单晶的制备方法。

背景技术

通常，地质学家依据尖晶石族矿物的化学通式(AB₂O₄)中，所含的占据晶格八面体位置的B位阳离子差异，将尖晶石族矿物进行系统划分：(1)当晶格B为三价的铝离子所占据时，称之为尖晶石亚族矿物，隶属于此类比较典型的端元组分的尖晶石矿物主要包括：尖晶石(晶体化学式：MgAl₂O₄)、铁尖晶石(晶体化学式：FeAl₂O₄)、锰尖晶石(晶体化学式：MnAl₂O₄)、锌尖晶石(晶体化学式：ZnAl₂O₄)等；(2)当晶格B为三价的铁离子所占据时，称之为磁铁矿亚族矿物，隶属于此类比较典型的端元组分的尖晶石矿物主要包括：磁铁矿(晶体化学式：Fe₃O₄)、镁铁矿(晶体化学式：MgFe₂O₄)、锰铁矿(晶体化学式：MnFe₂O₄)、锗磁铁矿(晶体化学式：GeFe₂O₄)、镍磁铁矿(晶体化学式：NiFe₂O₄)、锌铁尖晶石(晶体化学式：ZnFe₂O₄)、铜铁尖晶石(晶体化学式：CuFe₂O₄)等；(3)当晶格B为三价的铬离子所占据时，称之为铬铁矿亚族矿物，隶属于此类比较典型的端元组分的尖晶石矿物主要包括：铬铁矿(晶体化学式：FeCr₂O₄)、镁铬铁矿(晶体化学式：MgCr₂O₄)、镍铬铁矿(晶体化学式：NiCr₂O₄)、锰铬铁矿(晶体化学式：MnCr₂O₄)、钴铬铁矿(晶体化学式：CoCr₂O₄)等；(4)当晶格B为三价的钒离子或者二价铁离子所占据时，称之为钛铁晶石亚族矿物，隶属于此类比较典型的端元组分的尖晶石矿物主要包括：钒磁铁矿(晶体化学式：FeV₂O₄)、钛铁晶石(晶体化学式：TiFe₂O₄)、林伍德石(晶体化学式：SiFe₂O₄)等，四大主要类型的尖晶石。此尖晶石族矿物的分类命名方法，既囊括了2–3型结构尖晶石，譬如镁尖晶石、锰铁矿、锌铬铁矿等矿物，又囊括了4–2型结构尖晶石，譬如林伍德石、钛铁晶石等，是迄今为止关于尖晶石族矿物的众多分类命名中最为科学的。作为尖晶石族矿物的铬铁矿亚族的重要端元组分–钴铬铁矿，其晶体化学式为CoCr₂O₄，是富含钴的和富含铬的2–3型结构尖晶石族的氧化物矿物。钴铬铁矿矿物学氧化物化学组成百分比可表示为：CoO/(CoO+Cr₂O₃)＝33％和Cr₂O₃/(CoO+Cr₂O₃)＝67％。由于钴铬铁矿中具有含量比较高的铬元素，钴铬铁矿是工业化制备铬的重要原料。通常，钴铬铁矿是自然界中典型的正尖晶石型结构的氧化物矿物，对应的单位晶胞中，具有反尖晶石型结构的钴铬铁矿所处的立方最紧密堆积占比为0，表现出极为明显的正尖晶石型结构的物理化学特性。